焦炭塔的疲劳累积损伤及套合效应研究

摘要

基于Abaqus平台的二次开发,对典型工况下焦炭塔一个周期的瞬态温度场进行了数值模拟,对进油、进水阶段的径向、轴向温差进行了对比分析,并解释了周向、轴向热应力形成机理;在考虑焦炭与塔壁套合效应的基础上,对Mises应力最大节点进行了组合应力分析,发现焦炭塔在整个生产周期中几乎都处于比例加载状态;鉴于此,通过RainFlow循环计数法对非恒幅应力波形进行了划分,根据疲劳损伤的线性累积原则,计算出了角焊缝的理论寿命值;将有焦炭时的轴向、周向应力值与无焦炭时的进行了对比分析,发现焦炭对塔壁周向套合效应显著,应力增幅近50%;并对套合引起的周向应力进行了理论公式计算,得到了与有限元计算吻合的结果,表明了有限元计算的有效性。